Rešerše: Zachytávání, ukládání a využití uhlíku

Carbon capture and storage (CCS) je proces, při kterém je zachytáván CO2, který je následně uložen, aby neunikl zpět do atmosféry. Jedná se o potenciálně klíčový nástroj pro mitigaci změn klimatu a je součástí většiny scénářů k dosažení klimatické neutrality.

Aktuálně provozované CCS projekty jsou schopné odstraňovat kolem 40 megatun CO2 ročně. Scénáře očekávaného budoucího stavu se liší, například podle Sustainable Development Scenario od Mezinárodní energetické agentury (IEA), který předpokládá dosažení globální klimatické neutrality do roku 2070, musí odstraňované množství vzrůst na 5,6 gigatun CO2 ročně do roku 2050 a na více než 10,4 gigatun CO2 do roku 2070. CCS má představovat téměř 15 procent kumulativního snížení emisí. Odhad nutných investicí se pohybuje v rozmezí 650–1 280 miliard amerických dolarů.

Používané zkratky:

  • CCS (carbon capture and storage) – proces zachytávání a ukládání CO2
  • CCUS (carbon capture utilization and storage) – proces zachytávání a ukládání CO2 společně s jeho využitím
  • DAC (direct air capture), DACCS (direct air capture with carbon storage) – metoda přímého zachytávání CO2 z atmosféry
  • BECCS (bioenergy with carbon capture and storage) – metoda energetického využití biomasy a současného zachycení CO2

Instituce

Název Popis
Global CCS Institute

Think tank zaměřený na problematiku CCS. Je složený z národních vlád, soukromých firem, nadnárodních korporací, výzkumných a neziskových organizací. Mezi hlavní cíle organizace patří informování o aktuálních poznatcích, budování narativu ohledně prospěšnosti CCS a zároveň směrování investic do této oblasti.

CCUS Projects Network

Reprezentuje a podporuje CCS projekty v Evropě. Spolupracuje s Evropskou komisí a napomáhá členským státům snižovat emise. Mezi členy patří organizace, které přímo staví či operují CCS projekty v Evropě. Cílem je vytvořit prostor pro sdílení know-how a budování povědomí o existujících CCS projektech.

CCS4CEE

Projekt, který má za cíl přispět k rozvoji CCS v oblasti střední a východní Evropy ve státech V4, Baltských zemích, Slovinsku, Chorvatsku, Rumunsku a na Ukrajině. Do projektu je zapojeno i Norsko. Věnuje se zmapování stavu CCS v zemích střední a východní Evropy, vytváření národních plánů, budování spolupráce mezi místními aktéry a podpoře implementace CCS plánů.

Bellona

Norská nezisková organizace s přesahem do EU a Ruska, která má za cíl čelit klimatickým výzvám. Identifikuje a prosazuje udržitelná řešení prostřednictvím spolupráce se státy, privátním sektorem, neziskovými organizacemi a obecně s těmi, kdo rozhodují o budoucnosti klimatu. Cílem je skloubit environmentální a sociální prospěšnost s finanční udržitelností. Bellona patřila mezi první neziskové organizace, které začaly propagovat CCS jako nutné a prospěšné řešení, bez kterého nelze splnit aktuální klimatické cíle.

Climeworks

Švýcarská firma, která je v současnosti provozovatelem největšího zařízení pro DAC na světě, jenž se nachází na Islandu. Climeworks nabízí možnost jednotlivcům i firmám zakoupit odstranění CO2 ze vzduchu.

Carbon Sequestration Leadership Forum

Mezinárodní klimatická iniciativa, která má za cíl rozvoj technologií CCS prostřednictvím budování povědomí. Prosazuje právní, ekonomické, regulační a institucionální kroky vedoucí k rozvoji CCS. Mezi členy patří státy EU, USA, Čína, Indie, Brazílie a mnoho dalších zemí reprezentujících 60 % světové populace a 80 % globálních emisí.

Carbfix

Islandský DAC projekt spojující několik světových univerzit a výzkumných center s energetickou firmou Reykjavík Energy. Vzhledem k využití geotermální energie dostupné na Islandu jde o projekt s jednou z nejnižších cen za odstranění tuny CO2.

Drax

Energetická firma, která je v současnosti součástí některých z největších projektů v oblasti BECCS a konverze elektráren využívajících uhlí na spalování biomasy. V současnosti je ovšem jedním z největších emitentů CO2 ve Velké Británii. Firma má plán stát se uhlíkově negativní do roku 2030.

Studie

Název Zdroj Popis Rok
CCUS in Clean Energy Transitions IEA

Přehledová zpráva o CCUS v energetické tranzici. Zpráva analyzuje technologickou připravenost napříč CCUS hodnotovým řetězcem. Autoři konstatují, že dosažení uhlíkové neutrality bude v podstatě nemožné bez CCUS. Dle zprávy bude pro dosažení klimatické neutrality v roce 2070 nutné odstraňovat 10,4 gigatun CO2 ročně a CCUS bude představovat 15 % kumulativního snížení emisí. Je zdůrazněno, že CCUS umožňuje snižování emisí z existující energetické infrastruktury a obtížně transformovatelných průmyslových sektorů. Analyzuje možnost využití CCUS pro výrobu nízkouhlíkového vodíku. V rámci zprávy jsou popsány globální možnosti ukládání zachyceného CO2. Dále jsou nabídnuty kroky, jak CCUS podpořit jakožto klíčovou součást klimatické neutrality.

2020
The Global Status of CCS 2021 Global CCS Institute

Dokument mapující stav CCS v roce 2021. Obsahuje souhrnný přehled a kategorizaci existujících a budovaných CCS projektů. Poskytuje přehled o CCS v národních klimatických plánech. Prezentuje regionální přehledy zaměřené na severní Ameriku, asijsko-pacifický region, Evropu a sousedící regiony a na státy Rady pro spolupráci arabských států v Zálivu. CCS je v rámci dokumentu propojeno s tématy financování, mezinárodními sítěmi, průmyslem, produkcí vodíku a tématikou ESG.

2021
Unlocking Private Finance to Support CCS Investments Global CCS Institute

Zpráva analyzuje potřebné investice na rozvoj CCS. Zaměřuje se zejména na roli privátního sektoru a představuje nutné zdroje a metody financování. Obsahuje sadu doporučení pro státy, jak investice podpořit. Klíčové je zjištění, že na dosažení Sustainable Development Scenario Mezinárodní energetické agentury (IEA) bude zapotřebí investovat 650–1 280 miliard amerických dolarů.

2021
Recent advances in carbon capture storage and utilization technologies: a review Environmental Chemistry Letters

Přehledová studie představující chemicko-fyzikální poznatky a technologický pokrok CCS. Studie představuje různé metody CCS společně s jejich finančními náklady. Studie dále pojednává o možnostech geologického ukládání CO2. Je zde přítomný přehled možností využití CO2 například při produkci paliv či v chemickém a potravinářském průmyslu.

2021
Building Momentum for the Long-term CCS Deployment in the CEE Region: CCS National Roadmap Czechia CCS4CEE

Dokument předkládá roadmapu pro rozvoj CCS v ČR. Představuje situaci v EU a mapuje stav CCS v české legislativě, strategiích a současné místní zkušenosti, které dle autorů jsou na nízké úrovni a neodpovídají možnému potenciálu. Roadmapa představuje kroky na rozvoj CCS, které jsou děleny do kategorií výzkumu a inovací, regulačního a politického rámce, zapojení stakeholderů a šíření know-how. Roadmapa zohledňuje sociální aspekty a veřejnou podporu. Obsahuje doporučení, která lze vykonat v nejbližší době.

2022
High Level Report: CCUS in Europe – at the verge of a real break-trough CCUS Projects Network

Zpráva o aktuálním stavu a vývoji CCUS v Evropě. Analyzuje Zelenou dohodu pro Evropu a klimatické právo EU v kontextu CCUS. CCUS je prezentováno jako jediný proveditelný způsob, jak redukovat emise v sektorech jako je například výroba cementu. Zpráva analyzuje vliv ceny uhlíku v rámci EU ETS, změny v průmyslové politice EU, CCUS jako zdroje energie, návaznost na produkci vodíku či rozvoj transportu a ukládání CO2 jako služby. Představeny jsou bariéry pro CCUS a možné způsoby, jak je překonat.

2021
Direct Air Capture – A key technology for net zero IEA

Přehledová zpráva o aktuálním stavu a budoucích scénářích vývoje DAC s návazností na klimatickou neutralitu. Podle scénáře IEA bude nutné přes DAC zachytávat 85 megatun CO2 do roku 2030 a 980 megatun CO2 v roce 2050 ve srovnání s dnešními 0,01 megatuny CO2. Zpráva představuje bariéry a příležitosti, společně s potřebami pro budoucí vývoj. Je přítomný přehled různých metod DAC a mapování odlišných ekonomických výhledů v různých regionech. Autoři představují šest priorit, které by pomohly dalšímu rozvoji.

2022
The Role of BECCS in Achieving Climate Neutrality in the European Union Energies

Studie o BECCS, která je dle autorů klíčová technologie pro dosažení klimatických cílů EU. Je analyzována proveditelnost BECCS z technického, ekonomického i environmentálního hlediska. Dále je analyzována výroba elektřiny a tepla. Dochází k závěru, že BECCS může být důležitým energetickým zdrojem vyvažujícím obnovitelné zdroje, a může tvořit alternativu k plynovým či jaderným elektrárnám. Zároveň upozorňuje na nutnost udržitelného zdroje biomasy.

2021
Carbon capture and biomass in industry: A techno-economic analysis and comparison of negative emission options Renewable and Sustainable Energy Reviews

Studie o využití BECCS v průmyslovém sektoru. Součástí je přehled literatury poukazující na bariéry aplikace BECCS v průmyslu. V rámci modelů počítajících s cenou odstranění tuny CO2 pod 100 euro se ukazuje velký potenciál pro redukci emisí napříč průmyslovými sektory. U výroby železa, oceli, vodíku a papíru existuje možnost celkových negativních emisí.

2021
A Review of National Monitoring Requirements to Support Offshore Carbon Capture and Storage Frontiers in Marine Science

Studie poskytuje přehled o monitoringu pro ukládání CO2 v geologických formacích v oceánech a mořích. Rozebírá rizika úniků CO2 v různých fázích jako je transport či ukládání. Největší riziko vidí v únicích z potrubí. Studie poukazuje na malé riziko a dopad úniků. Studie apeluje na vytvoření systému monitoringu pro tyto události a nabízí několik doporučení pro minimalizaci rizik.

2022
Is carbon capture too expensive? IEA

Autoři provádí analýzu současných a potenciálních cen CCS. Poukazují na to, že ceny se liší dle metody CCS a mají potenciál klesat. Autoři tvrdí, že pro některé průmysly jde o nejlevnější způsob, jak snižovat své emise a že CCS je nutné pro klimatickou neutralitu. U DAC se cena pohybuje mezi 134–342 americkými dolaru za odstraněnou tunu CO2, u výroby elektřiny je rozmezí 50–100 dolarů, u výroby cementu 60–120 dolarů, zatímco u výroby železa a oceli se pohybuje v rozmezí 40–100 dolarů za tunu CO2.

2021
A Process for Capturing CO2 from the Atmosphere Joule

Studie popisující provoz zařízení na DAC. Vychází z pilotního projektu a popisuje technologické specifikace daného zařízení. V rámci studie se objevuje analýza ceny, která se pohybuje v rozmezí 94–232 amerických dolarů, což je podstatně méně než v předchozích studiích. Výzkumníci jsou zaměstnanci daného DAC provozu.

2018
Integrating Carbon Dioxide Removal into European Emissions Trading Frontiers in Climate

Studie představuje různé metody integrace kreditů za CCS do systému obchodování s emisními povolenkami EU ETS. Rozebírá ekonomické, politické a právní bariéry integrace CCS kreditů do systému EU ETS. Zároveň představuje argumenty pro nutnost této integrace. Studie poukazuje na možnosti této integrace pro rozvoj CCS technologií a zaměřuje se na BECCS a DAC jako nejvhodnější kandidáty pro začlenění do systému EU ETS.

2021
Hydrogen production from natural gas and biomethane with carbon capture and storage – A techno-environmental analysis Sustainable Energy Fuels

Studie o možnosti výroby vodíku ze zemního plynu a biometanu s využitím CCS. Klíčové je zjištění, že v kombinaci s CCS se může produkce vodíku z plynu blížit z hlediska emisní zátěže produkci vodíku z obnovitelných zdrojů, zatímco produkce vodíku z biometanu skýtá možnosti negativních emisí.

2020
Carbon Sequestration Leadership Forum Technology Roadmap 2021 Carbon Sequestration Leadership Forum

Technologická roadmapa CCS s cílem pomoci členským státům Carbon Sequestration Leadership Forum implementovat nutné kroky pro rozvoj CCS do svých národních strategií. Dokument mapuje klíčové kroky v oblasti zachytávání, transportace, uchovávání a využití CO2 a dává doporučení co mají jednotlivé členské státy či regiony dělat.

2021
The risks of relying on tomorrow’s ‘negative emissions’ to guide today’s mitigation action Stockholm Environment Institute

Dokument představuje rizika spoléhání se na technologie negativních emisí jako BECCS. Závěr je, že spoléhání se na budoucí snížení emisí přes CCS může zpomalovat snižování dnešních emisí. Je zdůrazněno riziko toho, že technologie negativních emisí se nakonec ukážou být neproveditelné na potřebné škále či jejich použití bude mít negativní sociální a ekologické důsledky.

2016
Identifying and Mitigating Greenwashing of Carbon Utilization Products Global CO2 Initiative University of Michigan

Studie identifikuje potenciál greenwashingu v oblasti CCUS. Ukazuje hlavní potenciální způsoby, kterým mohou projekty CCUS být prezentovány jako více ekologické, než ve skutečnosti jsou. Studie poskytuje sadu doporučení, která by měla zajistit, že dopad technologií CCUS bude pozitivní a nedojde ke greenwashingu.

2022
Six Problems with BECCS Fern

Představeno je šest hlavních problémů BECCS. Je kritizován předpoklad, že bioenergie je uhlíkově neutrální. Dále je kritizováno ohrožení biodiverzity a snížení potravinové bezpečnosti vzhledem k prostorovým nárokům pěstování biomasy potřebné ke škálovatelnosti BECCS. Zmíněny jsou zároveň nároky na vodu a možnost prodlužování životnosti fosilní infrastruktury vzhledem k očekávanému využití BECCS v budoucnosti.

2021
Framing effects on public support for carbon capture and storage Palgrave Communications

Studie analyzuje individuální, geografické a informační faktory, které ovlivňují vnímání CCS veřejností. Porovnává pět zemí a jejich míru akceptace. Studie řeší, jak lze zvýšit podporu pro tyto projekty. Ukazuje, že CCS je kontroverzní technologie a že míra ochoty se liší podle toho, zda jde pouze o CCS nebo CCUS, jak je téma rámováno, a to zda se mluví i o nákladech.

2019
Striving towards the Deployment of Bio-Energy with Carbon Capture and Storage (BECCS): A Review of Research Priorities and Assessment Needs Sustainability

Studie představuje výzkumné priority pro rozvoj BECCS, které je viděno jako jedna z nejslibnějších technologií pro mitigaci změny klimatu a dosažení klimatické neutrality. V rámci studie je poukázáno na mezery ve výzkumu týkajícího se BECCS zejména z hlediska vlivu na udržitelnost a využívání půdy. Podle autorů je možné tyto nejistoty a další bariéry k rozvoji BECCS do budoucna vyřešit a studie předkládá několik klíčových doporučení.

2018

Interaktivní aplikace

Název Autoři Popis
Global CCS Map Scottish Carbon Capture and Storage

Interaktivní mapa ukazující aktuální i plánované CCS projekty po celém světě. Mapa ukazuje projekty zachycující více než 500 000 tun CO2 ročně. Ovšem obsahuje i menší zařízení, pokud se jedná například o významné pilotní projekty.

US Carbon Capture Activity and Project Map Clean Air Task Force

Interaktivní mapa zobrazující aktuální i plánované CCS projekty v USA, Evropě a na Blízkém východě. Projekty jsou kategorizovány podle velikosti a typu.

CO2 Storage Resource Catalogue Oil and Gas Climate Initiative

Interaktivní mapa, která má za cíl být katalogem pro hodnocení možností geologického ukládání CO2 po celém světě.